長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油臺(tái)架的建立及評(píng)價(jià)方法研究的必要性

楊國(guó)峰，楊俊杰，謝驚春，徐小紅，馮振文

(1.中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油研究開(kāi)發(fā)中心，甘肅 蘭州 730060；2.中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司，北京 100020)

長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油臺(tái)架的建立及評(píng)價(jià)方法研究的必要性

楊國(guó)峰1，楊俊杰2，謝驚春1，徐小紅1，馮振文1

(1.中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油研究開(kāi)發(fā)中心，甘肅 蘭州 730060；2.中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司，北京 100020)

近年來(lái)我國(guó)重負(fù)荷柴油機(jī)已基本實(shí)現(xiàn)了技術(shù)自主化，OEM提出美國(guó)API規(guī)格已不適用于國(guó)內(nèi)的柴油機(jī)技術(shù)和長(zhǎng)換油周期的使用需求，臺(tái)架試驗(yàn)是研制發(fā)動(dòng)機(jī)油的重要評(píng)價(jià)手段。從必要性和臺(tái)架研究基礎(chǔ)兩個(gè)方面講解了建立我國(guó)長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油臺(tái)架試驗(yàn)的重要意義。

長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油；臺(tái)架試驗(yàn)；必要性；研究基礎(chǔ)

0 引言

近年，隨著油品及卡車(chē)技術(shù)升級(jí)換代，開(kāi)發(fā)、推出長(zhǎng)換油周期的長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油作為發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零部件進(jìn)行潤(rùn)滑技術(shù)可靠性研究成為行業(yè)的共識(shí)。發(fā)動(dòng)機(jī)制造商從保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，降低維護(hù)成本和方便用戶(hù)的角度不斷提出延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)油的換油期。因此，為了更好地滿(mǎn)足節(jié)能環(huán)保的要求，必須加快油品升級(jí)換代、優(yōu)化產(chǎn)品性能和延長(zhǎng)換油期的步伐[1-2]。

在長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面，北美主要商用車(chē)Mack、Cummins和Caterpillar等OEM換油里程一般小于40000 km，歐洲主要商用車(chē)MAN、SCANIA和DAF等OEM已經(jīng)針對(duì)各自發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)特點(diǎn)開(kāi)發(fā)了大于100000 km換油里程的長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油，國(guó)外OEM根據(jù)各自發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)特點(diǎn)和后處理排放路線的差異而選擇不同的換油里程。國(guó)內(nèi)主要柴油機(jī)制造商：濰柴、一汽、二汽、北汽和重汽等OEM均提出長(zhǎng)換油期的長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油用油需求，長(zhǎng)換油期油品要求在抗氧化性、分散性和堿值保持性等方面進(jìn)行強(qiáng)化。長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油臺(tái)架與一般柴油機(jī)臺(tái)架相比需要在機(jī)油溫度、煙炱生產(chǎn)和堿保持性能的試驗(yàn)工況上進(jìn)行強(qiáng)化，評(píng)價(jià)油品的綜合性能，而一般柴油機(jī)臺(tái)架只針對(duì)某一方面的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。但是，目前業(yè)界沒(méi)有對(duì)應(yīng)的專(zhuān)項(xiàng)長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油性能評(píng)定臺(tái)架來(lái)評(píng)價(jià)長(zhǎng)換油期的柴油機(jī)油。在內(nèi)燃機(jī)具備可靠性的前提下，如何有效評(píng)價(jià)長(zhǎng)換油期柴油機(jī)油的潤(rùn)滑技術(shù)可靠性能，是需要解決的問(wèn)題。

1 建立長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油臺(tái)架及評(píng)價(jià)方法的必要性

1.1商用車(chē)長(zhǎng)換油期發(fā)展的要求

我國(guó)柴油機(jī)油規(guī)格等同采用美國(guó)石油學(xué)會(huì)(API)的規(guī)格，與我國(guó)柴油機(jī)技術(shù)的路線不一致。我國(guó)柴油機(jī)已基本實(shí)現(xiàn)了技術(shù)自主化，作為國(guó)家民族品牌的昆侖潤(rùn)滑油已經(jīng)通過(guò)引進(jìn)方式建立了美國(guó)API發(fā)動(dòng)機(jī)油評(píng)定體系，在硬件平臺(tái)資源與人才方面具備開(kāi)創(chuàng)自主柴油機(jī)油評(píng)價(jià)體系與油品規(guī)格的條件。我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)主要從歐洲引入，汽車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況機(jī)制與美國(guó)有巨大差別，中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)(選擇性催化還原SCR+高壓共軌電噴技術(shù))、道路特點(diǎn)、車(chē)輛的行駛條件和使用情況與美國(guó)柴油機(jī)技術(shù)(廢氣冷卻循環(huán)EGR+微粒過(guò)濾器DPF)有較大差別。OEM提出美國(guó)API規(guī)格已不適用于國(guó)內(nèi)柴油機(jī)廠商的長(zhǎng)換油周期、優(yōu)異的高溫清凈性與低成本的需求。

1.2有利于掌握核心技術(shù)[3-4]

我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)油的標(biāo)準(zhǔn)基本沿襲了國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，采用的是美國(guó)API體系，評(píng)定技術(shù)完全由國(guó)外控制，其核心就是臺(tái)架評(píng)定。完全依賴(lài)國(guó)外的臺(tái)架評(píng)定體系不利于針對(duì)我國(guó)主流發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)進(jìn)行柴油機(jī)油適應(yīng)性研究，不利于掌握發(fā)動(dòng)機(jī)油研發(fā)的核心技術(shù)。自主建立發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架，通過(guò)對(duì)柴油機(jī)油與發(fā)動(dòng)機(jī)的適應(yīng)性研究，使我國(guó)柴油機(jī)油能夠適合我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)特點(diǎn)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)油的質(zhì)量檔次，延長(zhǎng)換油周期，提高社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1.3有利于節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境

隨著汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油的品質(zhì)也提出了更高的要求，比如超長(zhǎng)換油周期，通過(guò)提高潤(rùn)滑油性能延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，滿(mǎn)足歐V(國(guó)V)排放標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)市場(chǎng)上，中低檔發(fā)動(dòng)機(jī)油仍占主流，換油周期不到5000至10000 km，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。日本的汽車(chē)保有量是我國(guó)的4倍，而發(fā)動(dòng)機(jī)油用量?jī)H為我國(guó)的2/3[5]。短換油周期造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此，建立長(zhǎng)壽命發(fā)動(dòng)機(jī)油臺(tái)架試驗(yàn)，加快和提高我國(guó)高端柴油機(jī)油的研發(fā)能力，延長(zhǎng)換油周期有利于減少資源浪費(fèi)，滿(mǎn)足節(jié)能環(huán)保的要求。

2 建立長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油臺(tái)架及評(píng)價(jià)方法的研究基礎(chǔ)

2.1技術(shù)基礎(chǔ)

中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司擁有基本完備的美國(guó)API柴油機(jī)油評(píng)定臺(tái)架，與國(guó)內(nèi)OEM聯(lián)合建立多個(gè)潤(rùn)滑油性能評(píng)定臺(tái)架，在國(guó)內(nèi)柴油機(jī)油評(píng)價(jià)手段最為齊全，主要包括:活塞高溫清凈性臺(tái)架Caterpillar C13/1N/1K、閥系磨損/油泥分散臺(tái)架Cummins ISM、閥系磨損臺(tái)架RFWT、煙炱分散性臺(tái)架Mack T8E和抗氧化性程序IIIE臺(tái)架。依靠美國(guó)API柴油機(jī)臺(tái)架技術(shù)基礎(chǔ)，根據(jù)國(guó)內(nèi)OEM需求，與一汽聯(lián)合建立了“高溫清凈性和抗磨損性能的評(píng)定CA 6DL1-30臺(tái)架” 和“柴油機(jī)油煙炱分散性CA 6DL2-35臺(tái)架”；與上海柴油機(jī)廠合作開(kāi)發(fā)了“專(zhuān)用柴油機(jī)油評(píng)定D6114發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架”。中國(guó)石油已經(jīng)構(gòu)成美國(guó)API和國(guó)內(nèi)OEM發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的高溫清凈性、抗磨損、分散性和抗氧化性等的完整評(píng)價(jià)體系，擁有技術(shù)和人力資源。

2.2開(kāi)展OEM臺(tái)架試驗(yàn)情況

2.2.1 CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架評(píng)價(jià)柴油機(jī)油活塞清凈性性能

一汽無(wú)錫柴油機(jī)廠與中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油研究開(kāi)發(fā)中心合作，利用中國(guó)石油的實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)和潤(rùn)滑油研究的技術(shù)實(shí)力，建立CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，主要評(píng)價(jià)柴油機(jī)油的活塞清凈性性能。由于環(huán)保要求，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商在技術(shù)上進(jìn)行了多種改進(jìn):改變?nèi)剂蠂娚鋾r(shí)間、提高噴油壓力以及改進(jìn)活塞環(huán)并將環(huán)槽位置提高等。這些改進(jìn)大大提高了燃燒質(zhì)量，降低了尾氣排放，但同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷也大大提高，這樣也就加速了高溫沉積物的形成，從而導(dǎo)致油耗和排放的增加，因此要求潤(rùn)滑油有極強(qiáng)的控制高溫沉積物能力。建立CA 6DL1-30臺(tái)架的目的是解決高溫沉積物形成的問(wèn)題，高溫沉積物導(dǎo)致油耗和排放的增加，使發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。

(1)試驗(yàn)設(shè)備

CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)為一汽無(wú)錫柴油機(jī)廠生產(chǎn)，該發(fā)動(dòng)機(jī)為直列、六缸、增壓、空-空中冷柴油機(jī)。其額定功率為220 kW、額定轉(zhuǎn)速為2100 r/min、最大扭矩為1500 N·m，發(fā)動(dòng)機(jī)出廠設(shè)定的噴油提前角為6～8°。在柴油機(jī)的設(shè)計(jì)中使用了高壓噴射的柴油泵，每缸四氣門(mén)設(shè)計(jì)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率比較大，燃燒室溫度較高。試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)根據(jù)CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，配置大負(fù)荷測(cè)功機(jī)和相應(yīng)控制系統(tǒng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在全負(fù)荷大扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)工況時(shí)加快活塞沉積物形成，建立了CA 6DL1-30柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)方法。CA 6DL1-30臺(tái)架試驗(yàn)的正式試驗(yàn)條件見(jiàn)表1。

表1 CA 6DL1-30臺(tái)架正式試驗(yàn)操作條件

表1(續(xù))

試驗(yàn)使用符合GB 252標(biāo)準(zhǔn)的0號(hào)柴油作為試驗(yàn)燃料油。CA6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)包括全功率和全扭矩試驗(yàn)規(guī)范連續(xù)運(yùn)行250 h，試驗(yàn)期間不換油，每25 h 取樣一次，分析油品理化指標(biāo)，跟蹤油品性能變化。試驗(yàn)結(jié)束后，按CRC評(píng)分手冊(cè)對(duì)活塞沉積物進(jìn)行評(píng)分。

(2)CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架活塞清凈性重復(fù)性試驗(yàn)

為了考察CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的重復(fù)性，試驗(yàn)選用油樣1進(jìn)行了重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn)，根據(jù)確定的CA6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)操作條件和試驗(yàn)程序，在250 h試驗(yàn)結(jié)束后，拆解發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)活塞清凈性進(jìn)行評(píng)分，其評(píng)分結(jié)果如圖1所示。

圖1 油樣1活塞清凈性重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

從圖1可以看出，所選試驗(yàn)油1在CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn)中，總加權(quán)評(píng)分和平均一環(huán)槽充炭率，在試驗(yàn)時(shí)間250 h周期內(nèi)2次試驗(yàn)結(jié)果變化不大，表明該臺(tái)架試驗(yàn)的重復(fù)性較好。

(3)CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架活塞清凈性區(qū)分性試驗(yàn)

CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架建立后，進(jìn)行多次油品的性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)，在250 h試驗(yàn)周期內(nèi)不同油樣具有較好的區(qū)分性，見(jiàn)圖2。

圖2 不同油樣活塞清凈性區(qū)分性試驗(yàn)結(jié)果

在250 h試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)活塞清凈性進(jìn)行評(píng)分，從圖2可以看出，不同油品在CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的區(qū)分性試驗(yàn)中，總加權(quán)評(píng)分和平均一環(huán)槽充炭率，具有較好的區(qū)分性，表明該臺(tái)架試驗(yàn)的區(qū)分性較好。

(4)Caterpillar 1K與CA 6DL1-30的油樣1臺(tái)架試驗(yàn)活塞清凈性對(duì)比

CA6DL1-30柴油機(jī)的特點(diǎn)是：柴油燃料的高壓直噴、進(jìn)氣渦輪增壓、每缸四氣閥設(shè)計(jì)，這樣可使發(fā)動(dòng)機(jī)功率成倍增長(zhǎng)，然而發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷也有顯著增加，尤其表現(xiàn)在活塞溫度升高，油品的氧化加速?；钊h(huán)槽積炭、漆膜增多，對(duì)柴油機(jī)油的高溫清凈性能提出了更高的要求。油樣1同時(shí)完成了Caterpillar 1K與CA 6DL1-30的臺(tái)架試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 油樣1的1K與6DL臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果

從兩個(gè)臺(tái)架的試驗(yàn)結(jié)果可以看出：同一油品在CA 6DL1-3臺(tái)架上的一環(huán)槽充炭率要高于在Caterpillar 1K臺(tái)架上做出的結(jié)果，這與CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)的高位矩形頂環(huán)槽設(shè)計(jì)有關(guān)，為了滿(mǎn)足嚴(yán)格的排放法規(guī)的要求，CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞頂部采用了緊頂環(huán)岸間隙設(shè)計(jì)，使活塞頂岸與缸壁的間隙減小，并且活塞頂岸高度也減小，對(duì)潤(rùn)滑油的高溫清凈性有更高的要求。而一環(huán)槽充炭率是表征熱負(fù)荷的一個(gè)很重要的參數(shù)，如果一環(huán)槽充炭情況嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)個(gè)別氣缸出現(xiàn)拉缸現(xiàn)象。因此，一環(huán)槽充炭率可作為CA 6DL1-30試驗(yàn)的一項(xiàng)重點(diǎn)考察指標(biāo)。所以，有必要根據(jù)CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷高、一環(huán)槽積炭率高的特點(diǎn)，開(kāi)展CA 6DL1-30臺(tái)架試驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)評(píng)定CA 6DL1-30重載柴油機(jī)專(zhuān)用油，作為油品清凈性能的臺(tái)架評(píng)定試驗(yàn)項(xiàng)目。

2.2.2 CA6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架評(píng)價(jià)柴油機(jī)油抗磨損性能

建立CA6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架，同時(shí)開(kāi)展了柴油機(jī)油的抗磨損性能的評(píng)價(jià)，燃料油和試驗(yàn)條件相同。CA6DL1-30重負(fù)荷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)重點(diǎn)突出用戶(hù)使用過(guò)程中出現(xiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)低速大扭矩的全功率狀況和使用中經(jīng)常發(fā)生的超載狀況來(lái)綜合評(píng)定重負(fù)荷柴油機(jī)油的抗磨(軸瓦磨損、活塞環(huán)磨損)性能。使用國(guó)產(chǎn)CA6DL1-30柴油發(fā)動(dòng)機(jī)建立的試驗(yàn)臺(tái)架，通過(guò)強(qiáng)化試驗(yàn)條件以及延長(zhǎng)試驗(yàn)周期來(lái)區(qū)分不同級(jí)別的油品的抗磨損性能。

(1)CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架抗磨損性能重復(fù)性試驗(yàn)

為了考察CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)選用油樣1進(jìn)行了重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn)，在250 h試驗(yàn)結(jié)束后，拆解發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)軸瓦磨損和活塞環(huán)進(jìn)行稱(chēng)重，其結(jié)果如圖3所示。

圖3 油樣1抗磨損重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

從圖3可以看出，所選試驗(yàn)油1在CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn)中，連桿軸瓦平均失重和第一道活塞環(huán)平均失重，在試驗(yàn)時(shí)間250 h周期內(nèi)2次試驗(yàn)結(jié)果接近，表明該臺(tái)架抗磨損試驗(yàn)的重復(fù)性較好。

(2)CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架區(qū)分性試驗(yàn)

CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架建立后，進(jìn)行多次油品的性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)，在250 h試驗(yàn)周期內(nèi)不同油樣具有較好的區(qū)分性，見(jiàn)圖4。

圖4 不同油樣抗磨損區(qū)分性試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)確定的CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)操作條件和試驗(yàn)程序，在250 h試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)抗磨損性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，從圖4可以看出，不同油品在CA 6DL1-30發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的區(qū)分性試驗(yàn)中，連桿軸瓦平均失重和第一道活塞環(huán)平均失重，具有較好的區(qū)分性，表明該臺(tái)架試驗(yàn)的區(qū)分性較好。

2.2.3 CA 6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架評(píng)價(jià)柴油機(jī)油煙炱分散性能

一汽無(wú)錫柴油機(jī)廠與中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油研究開(kāi)發(fā)中心合作，建立了CA 6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，主要評(píng)價(jià)柴油機(jī)油的煙炱分散性能。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程中生成的煙炱通過(guò)竄氣沿活塞環(huán)與氣缸壁間隙進(jìn)入曲軸箱，并在機(jī)油中累積使柴油機(jī)油的運(yùn)動(dòng)黏度升高，低溫下產(chǎn)生屈服應(yīng)力和抗磨性能降低，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)面影響。建立CA 6DL2-35臺(tái)架的目的是解決因煙炱引起的黏度增長(zhǎng)而導(dǎo)致油品的使用性能下降，使發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。

(1)試驗(yàn)設(shè)備

CA 6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)為一汽無(wú)錫柴油機(jī)廠生產(chǎn)，該發(fā)動(dòng)機(jī)為直列、六缸、增壓、空-空中冷柴油機(jī)。其額定功率為258 kW、額定轉(zhuǎn)速為2100 r/min、最大扭矩為1450 N·m，噴油提前角為26°。在柴油機(jī)的設(shè)計(jì)中使用了高壓噴射的柴油泵，每缸四氣門(mén)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)根據(jù)6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油提前角，配置大負(fù)荷測(cè)功機(jī)和相應(yīng)控制系統(tǒng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)工況時(shí)產(chǎn)生較高的煙炱，形成了煙炱分散性能評(píng)定試驗(yàn)條件，建立了CA 6DL2-35柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)方法。臺(tái)架試驗(yàn)的正式試驗(yàn)條件見(jiàn)表3。

表3 CA 6DL2-35臺(tái)架正式試驗(yàn)操作條件

試驗(yàn)燃料為硫含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))0.03%～0.05%的0號(hào)輕柴油， CA6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)在連續(xù)全負(fù)荷工況下運(yùn)行125 h，試驗(yàn)期間不換油，時(shí)隔25 h 取樣一次，對(duì)樣品進(jìn)行理化分析。試驗(yàn)結(jié)束后，評(píng)價(jià)柴油機(jī)油中煙炱含量和黏度的變化。

(2)CA 6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架煙炱分散性重復(fù)性試驗(yàn)

為了考察CA 6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的試驗(yàn)重復(fù)性，試驗(yàn)選用CH-4 15W-40和BULL DOG 15W-40油品分別進(jìn)行了重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn)，根據(jù)確定的CA6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)操作條件和試驗(yàn)程序，在125 h全負(fù)荷工況運(yùn)行過(guò)程中，采用25 h間隔取樣，對(duì)所取油樣測(cè)定煙炱含量和100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度，其測(cè)定結(jié)果如圖5和圖6所示。通過(guò)考察發(fā)動(dòng)機(jī)煙炱含量的變化與機(jī)油黏度增長(zhǎng)的情況，來(lái)判斷CA6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的重復(fù)性。

圖5 參比油CH-4重復(fù)性試驗(yàn)煙炱生成及黏度變化

圖6 參比油Bulldog重復(fù)性試驗(yàn)煙炱生成及黏度變化

從圖5和圖6可以看出，所選試驗(yàn)油CH-4 15W-40和BULL DOG 15W-40油品在CA 6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn)中，煙炱含量和黏度增長(zhǎng)在試驗(yàn)時(shí)間125 h周期內(nèi)趨勢(shì)是一致的，表明該臺(tái)架試驗(yàn)的重復(fù)性較好。

(3)CA 6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架區(qū)分性試驗(yàn)

CA 6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架建立后，結(jié)合科研研發(fā)的實(shí)際需求，進(jìn)行多次油品的性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)，在125 h試驗(yàn)周期內(nèi)煙炱生成量在5.0%～5.4%的范圍內(nèi)，見(jiàn)圖7；對(duì)不同級(jí)別油品在定量煙炱含量條件下，試驗(yàn)油的黏度變化有較大的差異，見(jiàn)圖8。

圖7 油品應(yīng)用試驗(yàn)中煙炱的生成情況

圖8 不同級(jí)別油品在定量煙炱含量條件下機(jī)油黏度變化

根據(jù)確定的CA6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)操作條件和試驗(yàn)程序，在125 h全負(fù)荷工況運(yùn)行過(guò)程中，采用25 h間隔取樣，對(duì)所取油樣測(cè)定煙炱含量和100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度，從圖7和圖8可以看出，不同油品在CA 6DL2-35發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的區(qū)分性試驗(yàn)中，煙炱含量增加量基本一致；不同油品在大于3.5%的相同煙炱含量下黏度增長(zhǎng)具有較好的區(qū)分性，表明該臺(tái)架試驗(yàn)的區(qū)分性較好，可以充分說(shuō)明其黏度增長(zhǎng)對(duì)油品的抗煙炱分散性能具有較好的區(qū)分性。

3 結(jié)束語(yǔ)

(1)臺(tái)架評(píng)定與發(fā)動(dòng)機(jī)油的使用性能有良好的相關(guān)性已成為發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格建立和評(píng)價(jià)的最重要手段。依靠美國(guó)API柴油機(jī)臺(tái)架技術(shù)基礎(chǔ)，中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司已建成美國(guó)API和國(guó)內(nèi)OEM發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的高溫清凈性、抗磨損和分散性的柴油機(jī)油完整評(píng)價(jià)體系。

(2)建立的OEM臺(tái)架評(píng)價(jià)方法具有較好的重復(fù)性和區(qū)分性。同時(shí)，建立的OEM臺(tái)架與行車(chē)試驗(yàn)建立了對(duì)應(yīng)性，很好地滿(mǎn)足了OEM對(duì)柴油機(jī)油的評(píng)價(jià)需求。

(3)結(jié)合OEM臺(tái)架方法的研究技術(shù)基礎(chǔ)和臺(tái)架硬件資源，根據(jù)國(guó)內(nèi)OEM長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油的用油需求，中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司正在與OEM聯(lián)合開(kāi)展長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油臺(tái)架試驗(yàn)方法的開(kāi)發(fā)工作。

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The Necessity for Establishing Long Drain Diesel Engine Oil Rig Test and Research on the Evaluation Method

YANG Guo-feng1, YANG Jun-jie2, XIE Jing-chun1, XU Xiao-hong1, FENG Zhen-wen1

(1.PetroChina Lanzhou Lubricating Oil Ramp;D Institute, Lanzhou 730060, China; 2.PetroChina Lubricant Company, Beijing 100020, China)

In recent years, with the fast development of independent technology on heavy-duty diesel engine design and production, OEM puts forward the API specification has been not applied to domestic engine hardware design technology and the demand of the long drain interval. The rig test is an important evaluating tool to develop engine oil. This paper introduces the significance of establishing Chinese long drain diesel engine oil rig test from both the necessity and study basis.

long drain diesel engine oil; rig test; necessity; study basis

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.06.007

1002-3119(2017)06-0034-06

TE626.32

A

2017-06-02。

楊國(guó)峰，碩士，工程師，2009年畢業(yè)于西北師范大學(xué)凝聚態(tài)物理專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)就職于中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油研究開(kāi)發(fā)中心，主要從事潤(rùn)滑油的應(yīng)用和試驗(yàn)方法研究工作，已公開(kāi)發(fā)表論文數(shù)篇。E-mail：yangguofeng_rhy@petrochina.com.cn